锅炉汽包水位全量程调节的实现

1、锅炉汽包水位全量程调节的实现卫明(南京师范大学动力工程学院,210042,南京摘要介绍了锅炉汽包水位全量程调节的一种方法,克服了锅炉在变负荷运行时一般调节系统中调节质量的下降.在DCS 系统中该方法既不用增加投资又提高了调节系统的质量.关键词负荷,量程,调节,SAMA 图中图分类号T K223.1+3;文献标识码B ;文章编号1672-1292(200202-0033-040引言在汽包锅炉水位调节系统中常采用“来满足汽包水位调节的要求.目前多数小型电厂的锅炉几乎都工作在变负荷状态,受电负荷的影响,白天满负荷运行,夜晚运行在50%以下负荷.若仍采用单一的三冲量调节系统,则由于机组在不同负荷下呈现

2、出的动态特性不同,一方面调节器的PID 参数值难以设置,另一方面若仅依靠主给水调节阀调节,则由于调节阀流量特性的非线性和阀径的限制,使调节质量明显下降,因此必须采取适当的措施以满足全量程调节的要求.图1主给水调节阀流量特性曲线1调节阀流量特性对水位调节的影响图1为某75t/h 循环流化床锅炉中采用的主给水调节阀的实际流量特性曲线.工程中为满足系统灵敏度的要求常采用这种等百分比流量特性的调节阀,其流量特性方程为:d GG max d l L=K G G max 代入边界条件得:GG max =R (l L -1式中:R 为可调比,R =G max G min,其值在3050之间.等百分比流量特性

3、表示调节阀单位相对行程的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值成正比,流量与行程之间的比例系数随行程的增大而增大.在小流量时流量变化的绝对值小;大流量时流量变化的绝对值大.在大流量时工作较灵敏,而小流量时工作较平缓,但灵敏度相对较低,且小流量时的泄漏量的相对值较大.因此,要实现汽包水位的全量程调节,仅采用一个调节阀,会使低负荷时汽包水位不能满足调节质量指标的要求.收稿日期:2000-11-011作者简介:卫明,1963-,南京师范大学动力工程学院工程师,主要从事工业过程自动控制方面的研究.2解决方案锅炉在低负荷运行时虚假水位现象不太严重,故低负荷给水调节采用单回路调节系统(如图2所示.在水

4、位信号送入PID 调节器之前,采用汽包压力对现场送来的差压值进行一系列补偿运算,将其转换为实际的水位值.图中f 1(x 和f 2(x 是不同压力下的水位值函数.此外因经补偿后的水位信号波动较大,故加入一阶惯性环节LA G 减少其波动幅度,以避免调节过程中执行机构的频繁动作 .图2锅炉汽包水位全量程调节系统SAMA 图2.2高负荷给水调节高负荷给水调节采用前馈串级调节系统(见图2所示.主调部分与低负荷调节相同,汽包水位差压信号经过汽包压力补偿修正后送入PID 调节器,将经主汽温度和主汽压力补偿后的主汽流量作为前馈量引入主调回路.主汽流量的补偿公式为:D =K 1P (0.4619×10

5、-3T P -13.3×10-3+1.32×10-5T H式中:D 为经补偿后的主汽流量值;P 为现场一次元件送来的表示流量的差压值;H 为额定压力额定南京师范大学学报(工程技术版第2卷第2期(2002年温度下的蒸汽密度;T 为绝对温度;P 为绝对压力;K 1为常数.图3低负荷给水调节阀流量特性曲线回路中将经温度补偿后的给水流量引入副调回路作为副调的测量值,给水流量的温度补偿公式为:G =K 2P 式中:与T 的关系由函数f 3(x 实现,K 2是常数.高负荷系统中采用主给水调节阀调节,满足了系统的线性和灵敏度的要求.2.3两调节系统之间的切换随着负荷的变化,必须在两个调节

6、系统之间进行无扰切换.切换依据为经温度压力补偿后的主汽流量;切换的手段为分别设置在主给水调节阀和旁路给水调节阀前的主给水电动门和旁路给水电动门;切换点分别设置在满负荷的55%和45%,中间设置10%的死区,以免两系统之间的频繁动作.为降低切换时给水流量的扰动,两电动门打开和关闭的动作必须满足一定的条件3.虽然在系统中采用了一些方法来降低切换时的给水流量的扰动,但这种扰动是不可避免的,因此为防止切换过程中出现差错,切换时发出报警信号提醒操作人员注意.3特点及应用汽包水位在不同负荷时采用不同回路进行调节,具有如下几个方面的特点:(1高、低负荷分开使系统更易于整定.(2高、低负荷采用不同的调节阀调节

7、提高了系统的灵敏度和线性.(3因采用DCS 系统,且两个回路中执行机构和调节阀在常规调节系统中都必须设置,故无需增加投资.图4降负荷时切换后水位的特性曲线图5升负荷时切换后水位的特性曲线上述调节系统已在安徽某电厂75t/h 循环流化床锅炉自控系统工程中得到实际应用.当锅炉分别在满负荷和低负荷运行时,在给水流量、主汽流量(负荷和燃料量分别作扰动试验时,在调节系统的作用下,水位的超调量和调节时间完全满足调节质量的要求.当锅炉在高、低负荷间切换时,水位变化的特卫明:锅炉汽包水位全量程调节的实现 性曲线如图4、图5所示.从特性曲线可见,当负荷由高到低变换时,在45%的切换点上调节系统由串级切换到单回路

8、,此时由于给水流量在切换的过程中有一个较小的扰动,引起了水位的微小波动,但在调节系统的作用下很快就达到了新的稳定状态.而当负荷由低到高变换时,在55%的切换点上,由于负荷的变化和给水流量的扰动方向相同,两者对水位的扰动相互减弱,水位的变化量比负荷由高到低的变化量更小.试验所得的特性曲线和目前实际运行情况证明:该调节系统完全能满足汽包水位全量程调节中调节质量的要求.参考文献1陆德民.石油化工自动控制设计手册M .第2版.北京:化学工业出版社,1988.2王常力,罗安.集散型控制系统选型与应用M .北京:清华大学出版社,1996.3熊淑燕,王兴叶,田建艳,等.火力发电厂集散控制系统M .北京:北京

9、科学出版社,2000.Full 2range Control for the B oiler Drum W ater LevelWei Ming(College of Power Engineering ,Nanjing Normal University ,210042,Nanjing ,PRC Abstract :This paper discusses the control of the boiler drum water level in full range.When a boiler operates at various load ,this method helps to a

10、void control quality which exists in a common control system.In DCS system ,the method improves the quality of the system without any extra investment.K ey w ords :load ,range ,control ,SAMA Fig责任编辑:严海琳(上接第29页参考文献1申.大型透平机械智能监测诊断中信息融合理论与技术的研究D .华中理工大学博士学位论文,武汉:华中理工大学,1999.2刘刚,屈梁生.机械信号连续小波系数的统计特性研究J .

11、西安交通大学学报,2002,36(3.3杨福生.小波变换的工程分析与应用M .北京:科学出版社,2000.4张志涌.精通MA TLAB5.3版M .北京:北京航空航天大学出版社,2000.W avelet 2based Q uantitative Analysisof Vibration Signal of Turbine MachinesH ou Jinghong ,Huang Shuhong ,Shen Tao ,Zhang Y anping(Huazhong University of Science and Technology ,430074,Wuhan ,PRC Abstract

12、:On the basis of the very good time 2frequency domain features of wavelet ,this paper studies ,the continuous wavelet coefficients of turbine mechanical vibration signal.Considering feature extracting ,this paper puts forward new statistics and proves that this kind of one 2order moment is very effective with 8kinds of fault analysis results given.Preparatory research shows that this quantitati